مدل سازی توزیع تنش در مت های بتنی

نظر به کمبود آب و بالا بودن ارزش آن در کشورهای خشک و نیمه خشک، جلوگیری از تلفات آب در سیستم های انتقال و توزیع همواره به عنوان یکی از اصول طراحی این نوع منسوجات مدنظر بوده است . در این راستا استفاده از انواع پوشش های سخت و انعطاف پذیر با ویژگیهای فنی و هزینه های مختلف توسط محققین و سازمان های بین المللی مورد توجه قرار گرفته است. این پایان نامه به معرفی و تجزیه و تحلیل منسوجاتی با عنوان قالب بتنی که اصطلاحاً لحاف بتنی نامیده می شوند می پردازد. در فصل ابتدایی به طبقه بندی و ذکر خصوصیات و نوع کاربرد انواع مختلف لحاف بتنی و قابلیت های آنها پرداخته شده است. و سپس در فصل دوم چگونگی انتخاب پارچه فیلامنت-فیلامنت از بین چهار نوع نمونه پارچه، با استفاده از آزمایشات فیزیکی و مکانیکی شرح داده شده است. در ادامه نحوه دوخت و آماده سازی نمونه هایی که دارای تشابه عملکرد با لحاف بتنی نوع قطعه واحدهای تقویت کننده، در حین بتن ریزی هستند، آورده شده است. ابتدا مختصاتی در جهت محورهای x و y با ابعاد 10×10 روی نمونه ها رسم شد تا بتوان پس از آزمایشات، تغییر شکل‎ های حاصل اندازه گیری شود. سپس عملکرد تعدادی از نمونه های پر شده با مخلوط خاک و آب با درصد رطوبت های 32 و 50 درصد و در شیب های 45، 60 و 90 درجه ارائه گردیده است. این آزمایشات به منظور تخمین شرایط بتن ریزی در نظر گرفته شده است. جهت مقایسه نمونه های پر شده با مخلوط خاک و آب و نمونه‎های پر شده با بتن، میزان ویسکوزیته مخلوط خاک و آب با 32 درصد رطوبت اندازه گیری و بتنی با ویسکوزیته مشابه به کار رفت. در پایان با استفاده از نرم افزار متلب و با توجه به نتایج حاصل از آزمایشات، اقدام به مدل سازی و تخمین پوسته ای تقریباً مشابه با نمونه های عملی شد. معیار محاسبات در مدل سازی کرنش یا تغییربعد منسوج موردنظر به واسطه فشار رو به بیرون مخلوط داخل نمونه ها است. در نتیجه با استفاده از یک چندجمله ای، که چندجمله ای درونیاب نامیده می شود، مقادیر کرنش در محدوده بین نقاطی که در آن کرنش اندازه گیری شده بود، تخمین زده شد. مقایسه نتایج درصد رطوبت های 32 و 52 درصد نشان می دهد که با افزایش درصد رطوبت میزان فشار و کرنش در نمونه ها افزایش می یابد و علی رغم اینکه با کاهش رطوبت چگالی افزایش می یابد ویسکوزیته هم افزایش می یابد. پس در اینجا می توان به این نتیجه رسید که افزایش ویسکوزیته با فشار رابطه مستقیم دارد. و در مقابل آن چگالی با فشار رابطه عکس دارد. در نوع مخلوط می توان نمونه های پر شده با بتن را با مخلوط خاک وآب با رطوبت %32 به دلیل یکسان بودن ویسکوزیته شان با هم مقایسه کرد. در نتایج به دست آمده همانطور که گفته شد افزایش کرنش بین دو نمونه عکس همدیگر است. در شیب 4? درجه کرنش در نمونه بتن بیشتر است ولی با افزایش شیب به 6? و 90 درجه به یکباره کرنش مخلوط آب و خاک %32 افزایش و بیشتر از نمونه های بتن می شود. و این می تواند به خاطر انسجام بیشتر بتن نسبت به مخلوط آب وخاک باشد که این انسجام از فشار بیشتر به پارچه جلوگیری می کند. نتایج حاصل از آزمایشات و معادله پوسته، شکل پوسته‎ای مشابه نمونه های مورد آزمایش ارائه داد. نتایج نقاط ماکزیمم حاصل از معادلات نسبت به نتایج تغییرشکل‎ نمونه‎ها تشابه زیادی دارد نمونه ها در آزمایشات مخلوط خاک و آب در مقایسه با آزمایشات بتن رفتار متفاوتی از خود نشان دادند که برای توجیه نتایج به دست آمده لازم است تحلیل علمی دقیق صورت گیرد. و مشکل آنجاست که اولاً رفتار بتن و خاک نسبت به شیب های مختلف متفاوت است. در بتن با افزایش شیب ، x و y ای که در آنها کرنش عرضی بیشینه است به سمت پایین کیسه منتقل می شود. این مسئله با مکانیک کلاسیک قابل توجیه می باشد. اما در خصوص خاک معادله تعادلی بالا برقرار نیست، چرا که خاک یک جسم نرم است و رفتار آن تابع فشار محیط است. درواقع پدیده ای در خاک وجود دارد که به آن فشار انفعالی خاک می گویند. به این مفهوم که با ورود یک تنش فشاری به خاک، توده خاک متراکم شده و از خود در برابر فشار یک مقاومت جانبی نشان خواهد داد. این مقاومت جانبی سبب انتقال مختصات گرانیگاه به سمت بالای سازه خواهد شد. از دیگر سوی، با افزایش درصد رطوبت در شیب ثابت، مختصات نقطه بیشینه کرنش عرضی به بالای کیسه منتقل می شود. دلیل این امر آن است که با توجه به اینکه نمونه خاک بالاتر از رطوبت بهینه خود می باشد؛ با افزایش رطوبت، حجم اشغال شده توسط خاک مرطوب نیز افزایش یافته و مختصات گرانیگاه به بالای کیسه منتقل می گردد.